JP7483350B2 - Clutch current control circuit and electronically controlled valve equipped with the same - Google Patents

Clutch current control circuit and electronically controlled valve equipped with the same Download PDF

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Description

本発明は、クラッチ電流制御回路及びこれを備えた電子制御バルブに係り、より詳しくは、ＥＣＶシャフト移動量によってクラッチ電流を共に制御可能であり、過剰のクラッチ電流（過剰のクラッチの吸入力）の使用を改善することで、車両の効率及び燃費を向上させるためのクラッチ電流制御回路及びこれを備えた電子制御バルブに関する。 The present invention relates to a clutch current control circuit and an electronically controlled valve equipped with the same, and more specifically, to a clutch current control circuit and an electronically controlled valve equipped with the same that can control the clutch current according to the amount of ECV shaft movement and improve the use of excess clutch current (excess clutch suction force) to improve vehicle efficiency and fuel economy.

最近、車両の空調システムの効率を改善して車両の効率及び燃費を改善することが大きい関心事となっている。特に、車両の空調システムの重要な部品の一つである圧縮機（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）は、エンジンのパワーを多く消耗するため、車両の効率及び燃費の改善が必要となる。
これによって、圧縮機は、固定式圧縮機の代わりに可変式圧縮機を主に用いるが、可変式圧縮機は、固定式圧縮機に比べて低いエネルギー消費と高効率の特性を有する。
ここで、可変式圧縮機は、車両室内の空気調節のための様々なニーズに合わせてピストンストローク長さを変化させる可変斜板式圧縮機であり、電子制御バルブ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ、以下、「ＥＣＶ」とする）と結合して車両空調システムの制御システムとして適用されている。 Recently, there has been great interest in improving the efficiency of vehicle air conditioning systems to improve the efficiency and fuel economy of the vehicle. In particular, since a compressor, which is one of the important components of a vehicle air conditioning system, consumes a large amount of engine power, it is necessary to improve the efficiency and fuel economy of the vehicle.
Accordingly, a variable type compressor is mainly used instead of a fixed type compressor, and the variable type compressor has characteristics of lower energy consumption and higher efficiency than the fixed type compressor.
Here, the variable compressor is a variable swash plate type compressor that changes the piston stroke length according to various needs for air conditioning in the vehicle cabin, and is used as a control system for the vehicle air conditioning system in combination with an electric control valve (hereinafter referred to as "ECV").

可変斜板式圧縮機において、ソレノイドにより作動される電子制御バルブは、外部の制御機から供給されるパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）入力信号に基づいて、車両用空調システムの圧縮機を制御するように構成する。
このようなメカニズムは、電子制御バルブ内の互いに異なる圧力ポート機能を用いて斜板チャンバの圧力を増加または減少させることによって圧縮機内で斜板角（ｓｗａｓｈ ｐｌａｔｅ ａｎｇｌｅ）を変更するように構成する。
また、圧縮機内で最小の斜板角である場合には、作動トルクが小さいため、クラッチの吸入力が少なくなってもよく、クラッチ電流を少なくしてもよい。
ところで、従来はクラッチ電流を可変できる装置がなかったため、通常、クラッチの吸入力が最大のトルクを基準として一元化して算定される。したがって、圧縮機内で最小の斜板角である場合には最小のトルクで動作するが、この場合には過剰のクラッチの吸入力（過剰のクラッチ電流）を使用するので、車両の効率及び燃費を下げる要因となり得る。
したがって、圧縮機内で最小の斜板角である場合には過剰のクラッチの吸入力（過剰のクラッチ電流）を少なくして車両の効率及び燃費を改善する必要がある。 In a variable swash plate compressor, a solenoid-operated electronically controlled valve is configured to control a compressor in a vehicle air conditioning system based on a Pulse Width Modulation (PWM) input signal provided by an external controller.
Such mechanisms are configured to vary the swash plate angle within the compressor by increasing or decreasing the pressure in the swash plate chamber using different pressure port functions within the electronically controlled valve.
Furthermore, when the swash plate angle is at its minimum in the compressor, the operating torque is small, so the suction force of the clutch may be small and the clutch current may be small.
However, in the past, there was no device that could vary the clutch current, so the clutch suction force was usually calculated unified based on the maximum torque. Therefore, when the compressor has the minimum swash plate angle, it operates with the minimum torque, but in this case, excessive clutch suction force (excessive clutch current) is used, which can cause a decrease in efficiency and fuel efficiency of the vehicle.
Therefore, when the swash plate angle is at a minimum in the compressor, it is necessary to reduce the excessive clutch suction force (excessive clutch current) to improve the efficiency and fuel economy of the vehicle.

韓国公開特許公報第２０１７－００７９７５５号Korean Patent Publication No. 2017-0079755

本発明が目的とするところは、ＥＣＶシャフト移動量によってクラッチ電流を共に制御可能であり、過剰のクラッチ電流（過剰のクラッチの吸入力）の使用を改善することで、車両の効率及び燃費を向上させるための、クラッチ電流制御回路及びこれを備えた電子制御バルブを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a clutch current control circuit and an electronically controlled valve equipped with the same, which can control both the clutch current and the amount of ECV shaft movement, and improve the use of excess clutch current (excess clutch suction force) to improve vehicle efficiency and fuel economy.

本発明のクラッチ電流制御回路は、圧縮機に連結されるクラッチの電流を制御する回路であって、ＥＣＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ）シャフトの移動量によって抵抗値が可変するストレインゲージ（ｓｔｒａｉｎ ｇａｕｇｅ）、前記ストレインゲージの抵抗値の変化によって決められたゲート－ソース電圧と、臨界電圧との比較を通じてスイッチング動作を行い、第１スイッチング動作状態によって第１クラッチ電流の流れが発生するスイッチング素子、及び前記スイッチング素子に並列に連結され、前記スイッチング素子の第２スイッチング動作状態によって第２クラッチ電流の流れが発生する抵抗、を含むことを特徴とする。 The clutch current control circuit of the present invention is a circuit that controls the current of a clutch connected to a compressor, and is characterized by including a strain gauge whose resistance value varies depending on the amount of movement of an ECV (Electric Control Valve) shaft, a switching element that performs switching operation by comparing a gate-source voltage determined by the change in resistance value of the strain gauge with a critical voltage, and generates a first clutch current flow according to a first switching operation state, and a resistor that is connected in parallel to the switching element and generates a second clutch current flow according to a second switching operation state of the switching element.

前記ストレインゲージは、電子制御バルブのバルブ開閉部の反対側に位置し、前記ＥＣＶシャフトが前記バルブ開閉部側に移動するに伴って引伸ばされて抵抗値が増加する第１ストレインゲージ、及び前記バルブ開閉部側に位置し、前記ＥＣＶシャフトが前記バルブ開閉部側に移動するに伴って圧縮されて抵抗値が減少する第２ストレインゲージ、を含み、前記第１ストレインゲージ及び前記第２ストレインゲージは、互いに直列に連結されるものであることを特徴とする。 The strain gauge includes a first strain gauge located on the opposite side of the valve opening/closing section of the electronically controlled valve, which is stretched and increases in resistance as the ECV shaft moves toward the valve opening/closing section, and a second strain gauge located on the valve opening/closing section side, which is compressed and decreases in resistance as the ECV shaft moves toward the valve opening/closing section, and the first strain gauge and the second strain gauge are connected in series with each other.

前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージは、抵抗値の総計が一定に維持されるものであることを特徴とする。 The first strain gauge and the second strain gauge are characterized in that the total resistance value is maintained constant.

前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージのいずれか一つは、前記ＥＣＶシャフトの移動に関係なく同一の抵抗値を有する一般抵抗に取り替えられることを特徴とする。 One of the first strain gauge and the second strain gauge can be replaced with a general resistor that has the same resistance value regardless of the movement of the ECV shaft.

前記スイッチング素子のゲート－ソース電圧は、前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージとの間の電圧に該当し、前記第１ストレインゲージの抵抗値と前記第２ストレインゲージの抵抗値によって決められるものであることを特徴とする。 The gate-source voltage of the switching element corresponds to the voltage between the first strain gauge and the second strain gauge, and is determined by the resistance value of the first strain gauge and the resistance value of the second strain gauge.

前記スイッチング素子は、Ｎ－チャンネル増加型（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）ＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする。 The switching element is characterized by being an N-channel enhancement MOSFET.

前記第１スイッチング動作状態は、前記スイッチング素子がサチュレイション領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ）で前記ゲート－ソース電圧が前記臨界電圧以上であり、Ｄ－Ｓスイッチがオン状態であり、前記第２スイッチング動作状態は、前記スイッチング素子がサチュレイション領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ）で前記ゲート－ソース電圧が前記臨界電圧の未満であり、Ｄ－Ｓスイッチがカットオフ状態であることを特徴とする。 The first switching operation state is characterized in that the switching element is in a saturation region, the gate-source voltage is equal to or greater than the critical voltage, and the D-S switch is in an on state, and the second switching operation state is characterized in that the switching element is in a saturation region, the gate-source voltage is less than the critical voltage, and the D-S switch is in a cut-off state.

前記第１クラッチ電流は、前記ゲート－ソース電圧の大きさによって電流値が変わることを特徴とする。 The first clutch current is characterized in that its current value changes depending on the magnitude of the gate-source voltage.

前記スイッチング素子の動作に必要な駆動電圧を供給するバッテリー、をさらに含み、前記第２クラッチ電流は、前記抵抗と前記駆動電圧との関係を通じて決められるものであることを特徴とする。 The device further includes a battery that supplies the drive voltage required for the operation of the switching element, and the second clutch current is determined through the relationship between the resistance and the drive voltage.

前記第２クラッチ電流の電流値は、前記第１クラッチ電流の電流値と比べると、低いことを特徴とする。 The current value of the second clutch current is lower than the current value of the first clutch current.

前記第２クラッチ電流は、前記圧縮機が最小の斜板角であるときに前記クラッチのコイルに印加される電流であることを特徴とする。 The second clutch current is a current applied to the clutch coil when the compressor is at its minimum swash plate angle.

前記ストレインゲージは、電子制御バルブの内部に一体化して装着され、前記スイッチング素子及び前記抵抗は、前記電子制御バルブの外部クラッチ電流印加部に装着されることを特徴とする。 The strain gauge is integrally mounted inside the electronically controlled valve, and the switching element and the resistor are mounted on the external clutch current application part of the electronically controlled valve.

本発明によれば、ＥＣＶシャフト移動量によってクラッチ電流を共に制御可能であり、過剰のクラッチ電流（過剰のクラッチの吸入力）の使用を改善することで、車両の効率及び燃費を向上させることができる。
また、クラッチ電流制御回路のスイッチング素子と抵抗とを電子制御バルブの内部に一体化して構成することなく、クラッチ電流印加部に位置させて圧縮機自体の設計自由度を向上させることができる。
また、クラッチタイプの外部可変圧縮機の３ピンコネクタをそのまま維持して、クラッチ電流制御のための信号を追加する必要がない効果がある。 According to the present invention, the clutch current can be controlled by the ECV shaft travel amount, and by improving the use of excess clutch current (excess clutch suction force), the efficiency and fuel economy of the vehicle can be improved.
Furthermore, the switching element and resistor of the clutch current control circuit do not need to be integrated inside the electronically controlled valve, but can be positioned in the clutch current application section, thereby improving the design freedom of the compressor itself.
Also, the three-pin connector of the clutch-type external variable compressor can be maintained as is, and there is no need to add a signal for clutch current control.

電子制御バルブを示した図である。FIG. 2 illustrates an electronically controlled valve. 図１の電子制御バルブの動作原理を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the operation principle of the electronically controlled valve of FIG. 1. 図１の電子制御バルブの制御原理を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the control principle of the electronically controlled valve of FIG. 1 . ＥＣＶ特性曲線で圧縮機のトルクの大きさとＥＣＶシャフト移動との関係を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the magnitude of compressor torque and ECV shaft movement in an ECV characteristic curve. クラッチ動作を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a clutch operation. クラッチ動作を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a clutch operation. 圧縮機のトルクの大きさとクラッチの吸入力との関係を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the torque of a compressor and the suction force of a clutch. 本発明の実施例に係るクラッチ電流制御回路を用いた電子制御バルブを示した図である。1 is a diagram showing an electronically controlled valve using a clutch current control circuit according to an embodiment of the present invention. 図８のＥＣＶシャフトの移動量によって第１ストレインゲージ及び第２ストレインゲージの抵抗値の変化を説明する図である。9 is a diagram for explaining changes in resistance values of a first strain gauge and a second strain gauge depending on the amount of movement of the ECV shaft in FIG. 8 . FIG. ストレインゲージの引張量及び圧縮量による抵抗値の変化を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing the change in resistance value depending on the amount of tension and compression of a strain gauge. 図８のクラッチ電流制御回路を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing the clutch current control circuit of FIG. 8 . スイッチング素子のスイッチング動作特性を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the switching operation characteristics of a switching element. 内蔵型ダイオードの設置位置を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the installation position of a built-in diode. 図１１及び図１２のＣａｓｅ別の特性を説明する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining characteristics of the different cases in FIG. 11 and FIG. 12 . ＥＣＶ特性曲線でクラッチ電流状態を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a clutch current state using an ECV characteristic curve. 図１５のクラッチ電流状態に関するグラフを示した図である。FIG. 16 is a graph showing the clutch current state of FIG. 15 .

以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
図１は、電子制御バルブを示した図であり、図２は、図１の電子制御バルブの動作原理を説明する図であり、図３は、図１の電子制御バルブの制御原理を説明する図である。
図１に示す通り、電子制御バルブ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ、以下、「ＥＣＶ」を混用する）には、吸入ポート（ｓｕｃｔｉｏｎ ｐｏｒｔ、Ｐｓ）、クランクケースポート（ｃｒａｎｋ ｃａｓｅ ｐｏｒｔ、Ｐｃ）及び排出ポート（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｏｒｔ、Ｐｄ）の圧力ポートが形成されている。このような圧力ポートは、電子制御バルブを通じて空気／冷媒の流れ作用のための通路として機能する。
このような電子制御バルブは、スプリング１、２、３及び冷媒圧（Ｐｓ、Ｐｃ、Ｐｄ）の構造的な力の方向とソレノイドの作動電流に対する磁気力でボールバルブ（ｂａｌｌ ｖａｌｖｅ）の大きさを制御する。ここで、ボールバルブの大きさは排出ポート（Ｐｄ）とクランクケースポート（Ｐｃ）との間のホール（ｈｏｌｅ）の大きさである。
すなわち、電子制御バルブは、電流が印加されると、プランジャーアセンブリーが動き始めてソレノイド力を生成し、それぞれの圧力ポートで空調制御過程のための空気／冷媒の流れ量を制御する。 The present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an electronically controlled valve, FIG. 2 is a diagram explaining the operating principle of the electronically controlled valve of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram explaining the control principle of the electronically controlled valve of FIG.
As shown in Fig. 1, an electronic control valve (hereinafter referred to as "ECV") has pressure ports, namely, a suction port (Ps), a crank case port (Pc) and a discharge port (Pd). These pressure ports function as passages for the flow of air/refrigerant through the electronic control valve.
Such an electronic control valve controls the size of a ball valve by the direction of structural force of springs 1, 2, 3 and refrigerant pressure (Ps, Pc, Pd) and magnetic force corresponding to the operating current of a solenoid. Here, the size of the ball valve is the size of a hole between the exhaust port (Pd) and the crankcase port (Pc).
That is, when an electric current is applied to the electronically controlled valve, the plunger assembly begins to move, generating a solenoid force that controls the amount of air/refrigerant flow at the respective pressure port for the air conditioning control process.

図２に示す通り、空調システム（Ａ／Ｃ）がオフ（ｏｆｆ）状態の場合には、電流供給がないためソレノイド力を生成することなく、スプリング力だけ作用してバルブが開放される（すなわち、Ｎｏｒｍａｌ Ｏｐｅｎ）。
そして、空調システム（Ａ／Ｃ）がオン（ｏｎ）状態の場合には、ソレノイド力と吸入ポート（Ｐｓ）の冷媒の低圧（吸入力）との合力が設定値以上であるときにバルブが閉鎖され、その反対のときにバルブが開放される。
図３に示す通り、排出ポート（Ｐｄ）の冷媒の高圧は、冷媒圧センサーを通じて感知できるが、吸入ポート（Ｐｓ）の冷媒の低圧（吸入力）は、冷媒圧センサーがないため、電子制御バルブ内の構造を通じて感知する。すなわち、ヒーターコントローラーは、多くのセンサ からの信号を受信して予想トルクを判断し、後述する図４の電子制御バルブ特性曲線のように制御するように、ボールバルブの開閉のために電子制御バルブの電流制御を実施する。
なお、圧縮機は、蒸発器（図示せず）を通じて低圧の気体状態の冷媒が供給され、供給された冷媒を高温高圧の気体に変化させることができる。高温高圧の気体は、凝縮器（図示せず）に伝達される。 As shown in FIG. 2, when the air conditioning system (A/C) is off, no current is supplied and no solenoid force is generated, so the valve is opened by the spring force alone (i.e., normally open).
When the air conditioning system (A/C) is on, the valve is closed when the resultant force of the solenoid force and the low pressure (suction force) of the refrigerant in the suction port (Ps) is equal to or greater than a set value, and the valve is opened when the opposite is true.
As shown in Fig. 3, the high pressure of the refrigerant at the exhaust port (Pd) can be detected through the refrigerant pressure sensor, but the low pressure of the refrigerant at the suction port (Ps) (suction force) is detected through the structure inside the electronic control valve since there is no refrigerant pressure sensor. That is, the heater controller receives signals from many sensors, determines the expected torque, and controls the current of the electronic control valve to open and close the ball valve so as to control according to the electronic control valve characteristic curve in Fig. 4, which will be described later.
The compressor is supplied with a low-pressure gaseous refrigerant through an evaporator (not shown) and can convert the supplied refrigerant into a high-temperature, high-pressure gas. The high-temperature, high-pressure gas is transferred to a condenser (not shown).

そして、クラッチは、圧縮機に連結され、ヒーターコントローラーの制御によって、エンジンの動力を圧縮機に伝達して圧縮機を動作させるか、圧縮機に伝達される動力を遮断して圧縮機の動作を中断させることができる。
図４は、電子制御バルブ特性曲線で圧縮機のトルクの大きさとＥＣＶシャフト移動との関係を説明する図である。
ＥＣＶ特性曲線に合わせ、ＥＣＶシャフトは、吸入ポート（Ｐｓ）の冷媒の低圧（すなわち、吸入力）とソレノイドの作動電流によって０～４ｍｍの移動量が発生する。これによって、圧縮機の斜板角は、ＥＣＶシャフトの移動量によって最大の斜板角と最小の斜板角との間で制御される。
すなわち、電子制御バルブのボールバルブが閉鎖（ｃｌｏｓｅ）されるとき、圧縮機内の斜板は、最大の斜板角を有し、圧縮機は、最大のトルク（Ｔｍａｘ）を発生する。このとき、ＥＣＶシャフトの移動量は０ｍｍである。また、電子制御バルブのボールバルブが開放（ｏｐｅｎ）されるとき、圧縮機内の斜板は、最小の斜板角を有し、圧縮機は、最小のトルク（Ｔｍｉｎ）を発生する。このとき、ＥＣＶシャフトの移動量は４ｍｍである。そして、図４のハッチングの領域において、電子制御バルブは、圧縮機の斜板角を中間程度に可変して圧縮機のトルクを制御する。 The clutch is connected to the compressor and, under the control of the heater controller, can transmit engine power to the compressor to operate the compressor or cut off the power transmitted to the compressor to stop the operation of the compressor.
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the magnitude of compressor torque and ECV shaft movement using an electronically controlled valve characteristic curve.
According to the ECV characteristic curve, the ECV shaft moves 0 to 4 mm depending on the low pressure of the refrigerant at the suction port (Ps) (i.e., the suction force) and the operating current of the solenoid. This allows the swash plate angle of the compressor to be controlled between the maximum swash plate angle and the minimum swash plate angle depending on the movement of the ECV shaft.
That is, when the ball valve of the electronically controlled valve is closed, the swash plate in the compressor has a maximum swash plate angle, and the compressor generates a maximum torque (Tmax). At this time, the movement amount of the ECV shaft is 0 mm. Also, when the ball valve of the electronically controlled valve is opened, the swash plate in the compressor has a minimum swash plate angle, and the compressor generates a minimum torque (Tmin). At this time, the movement amount of the ECV shaft is 4 mm. In the hatched region of FIG. 4, the electronically controlled valve changes the swash plate angle of the compressor to about an intermediate value to control the torque of the compressor.

図５及び図６は、クラッチ動作を説明する図であり、図７は、圧縮機のトルクの大きさとクラッチの吸入力との関係を説明する図である。
図５及び図６に示す通り、クラッチは、予め決められたコイル（抵抗Ｒ）のみを用いるため、所定の電圧（例え、１２Ｖ）が印加されるときにコイルに決められた作動電流（Ｉ）（すなわち、クラッチ電流）のみが流れる。
クラッチは、コイルに作動電流が印加されると、発生する決められた磁気力によってディスク（ｄｉｓｃ）がプーリー（ｐｕｌｌｅｙ）に取り付けられることによってプーリーの回転駆動力が圧縮機シャフトに伝達される。そして、クラッチは、コイルに作動電流が印加されないと、ディスクがプーリーから取り外されることによってプーリーの回転駆動力が圧縮機シャフトに伝達されない。
ここで、クラッチの吸入力（Ｆ）は、コイルに作動電流が印加されて発生する決められた磁気力によってディスクをプーリーに取り付ける引力を意味する。このようなクラッチの吸入力は、作動電流（Ｉ）の二乗に比例し（すなわち、Ｆ∝Ｉ２）、コイルに印加される作動電流の大きさが変わらないため、一定になる。
図５で、クラッチの吸入力（Ｆ）は、ディスク摩擦力（Ｆｃ）を発生させ（すなわち、Ｆｃ＝μ×Ｆ、μは摩擦係数）、ディスク摩擦力（Ｆｃ）は、有効距離（ｒ）で圧縮機のトルク（Ｔ）が発生する力（Ｆｒ）より大きく設定される（すなわち、Ｆｃ＞Ｆｒ）。ここで、Ｆｒ＝Ｔ／ｒである。 5 and 6 are diagrams for explaining the clutch operation, and FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the torque of the compressor and the suction force of the clutch.
As shown in Figures 5 and 6, the clutch uses only a predetermined coil (resistance R), so that only a predetermined operating current (I) (i.e., clutch current) flows through the coil when a predetermined voltage (e.g., 12 V) is applied.
When an operating current is applied to the coil, the clutch attaches a disc to a pulley by a predetermined magnetic force, so that the rotational driving force of the pulley is transmitted to the compressor shaft. When an operating current is not applied to the coil, the clutch detaches the disc from the pulley, so that the rotational driving force of the pulley is not transmitted to the compressor shaft.
Here, the attraction force (F) of the clutch means the attractive force that attaches the disk to the pulley by a fixed magnetic force generated when an operating current is applied to the coil. The attraction force of such a clutch is proportional to the square of the operating current (I) (i.e., F ∝ I 2 ) and is constant because the magnitude of the operating current applied to the coil does not change.
In Fig. 5, the suction force (F) of the clutch generates a disk friction force (Fc) (i.e., Fc = μ x F, μ is the friction coefficient), and the disk friction force (Fc) is set to be greater than the force (Fr) generated by the torque (T) of the compressor at the effective distance (r) (i.e., Fc > Fr), where Fr = T/r.

上述のように、クラッチの吸入力は、決められたクラッチコイルを用い、決められた作動電流が印加されるので、図７のＥＣＶ特性曲線のいずれの領域でも同一の大きさの力が作用する。
すなわち、クラッチ電流は、ＥＣＶ特性曲線で圧縮機が最大の斜板角（すなわち、圧縮機の最大のトルク動作）で動作するか、最小の斜板角（すなわち、圧縮機の最小のトルク動作）で動作する場合を区分することなく、電流の大きさが同一に印加される。この場合、クラッチの吸入力は、圧縮機が最大の斜板角または最小の斜板角で動作する場合を区分することなく、同一の大きさで発生する。ここで、クラッチ電流の大きさは、圧縮機が最大の斜板角（すなわち、圧縮機の最大のトルク動作）で動作する場合を基準として算定される。
ところで、圧縮機が最小の斜板角で動作する場合には、圧縮機が最小のトルクで動作するので、クラッチの吸入力が小さくても構わない。すなわち、この場合にはクラッチ電流を少なくしても問題とならない。この場合は、既存の過剰のクラッチの吸入力（過剰のクラッチ電流）を適用することが分かる。 As described above, the suction force of the clutch is determined by using a determined clutch coil and applying a determined operating current, so that the same force acts in any region of the ECV characteristic curve in FIG.
That is, the clutch current is applied with the same magnitude regardless of whether the compressor operates at the maximum swash plate angle (i.e., the maximum torque operation of the compressor) or the minimum swash plate angle (i.e., the minimum torque operation of the compressor) on the ECV characteristic curve. In this case, the suction force of the clutch is generated with the same magnitude regardless of whether the compressor operates at the maximum swash plate angle or the minimum swash plate angle. Here, the magnitude of the clutch current is calculated based on the case where the compressor operates at the maximum swash plate angle (i.e., the maximum torque operation of the compressor).
However, when the compressor operates at the minimum swash plate angle, the compressor operates at the minimum torque, so the suction force of the clutch can be small. In other words, in this case, there is no problem even if the clutch current is reduced. In this case, it can be seen that the existing excessive clutch suction force (excessive clutch current) is applied.

以下、後述する図８ないし図１２により、クラッチ電流制御回路及びこれを用いた電子制御バルブについて詳細に説明する。
図８は、本発明の実施例に係るクラッチ電流制御回路を用いた電子制御バルブを示した図であり、図９は、図８のＥＣＶシャフトの移動量によって第１ストレインゲージ及び第２ストレインゲージの抵抗値の変化を説明する図であり、図１０は、ストレインゲージの引張量及び圧縮量による抵抗値の変化を示した図であり、図１１は、図８のクラッチ電流制御回路を示した図であり、図１２は、スイッチング素子のスイッチング動作特性を説明する図である。
図８ないし図１２に示す通り、本発明の実施例に係るクラッチ電流制御回路（２０）は、第１ストレインゲージ（ｓｔｒａｉｎ ｇａｕｇｅ）（Ｒ１）、第２ストレインゲージ（Ｒ２）、スイッチング素子（ＳＷ）、抵抗（Ｒｘ）、バッテリー（ＢＡＴ）を含む。
先に、第１ストレインゲージ（Ｒ１）の他端と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の一端は互いに直列に連結される。ここで、第１ストレインゲージ（Ｒ１）の一端はバッテリー（ＢＡＴ）の（＋）端に連結され、第２ストレインゲージ（Ｒ２）の他端はバッテリー（ＢＡＴ）の（－）端に連結される。
そして、スイッチング素子（ＳＷ）は、ドレイン（ｄｒａｉｎ）、ゲート（ｇａｔｅ）、ソース（ｓｏｕｒｃｅ）の連結端を備える。 The clutch current control circuit and the electronically controlled valve using the same will be described in detail below with reference to Figs. 8 to 12 which will be described later.
FIG. 8 is a diagram showing an electronically controlled valve using a clutch current control circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 9 is a diagram explaining the change in resistance value of the first strain gauge and the second strain gauge depending on the amount of movement of the ECV shaft in FIG. 8, FIG. 10 is a diagram showing the change in resistance value depending on the amount of tension and compression of the strain gauge, FIG. 11 is a diagram showing the clutch current control circuit in FIG. 8, and FIG. 12 is a diagram explaining the switching operation characteristics of the switching element.
As shown in FIGS. 8 to 12, the clutch current control circuit 20 according to the embodiment of the present invention includes a first strain gauge R1, a second strain gauge R2, a switching element SW, a resistor Rx, and a battery BAT.
First, the other end of the first strain gauge R1 and one end of the second strain gauge R2 are connected in series with each other, where one end of the first strain gauge R1 is connected to the (+) terminal of the battery BAT, and the other end of the second strain gauge R2 is connected to the (-) terminal of the battery BAT.
The switching element SW has a drain, a gate, and a source connected to each other.

スイッチング素子（ＳＷ）のドレインは、クラッチコイル（Ｒｃ）を通じて第１ストレインゲージ（Ｒ１）の一端に連結される。すなわち、クラッチコイル（Ｒｃ）の一端はスイッチング素子（ＳＷ）のドレインに連結され、クラッチコイル（Ｒｃ）の他端は第１ストレインゲージ（Ｒ１）の一端に連結される。
クラッチコイル（Ｒｃ）に流れる電流（すなわち、クラッチ電流）は、スイッチング素子（ＳＷ）のスイッチング動作状態によって大きさが変わる。ここで、スイッチング動作状態はゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）が臨界電圧（ＶＴ）以上の場合（すなわち、第１スイッチング動作状態）と、ゲートソース電圧（ＶＧＳ）が臨界電圧（ＶＴ）未満の場合（すなわち、第２スイッチング動作状態）とに区分することができる。
また、スイッチング素子（ＳＷ）のゲートは、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）との間に連結され、スイッチング素子（ＳＷ）のソースは接地される。
次いで、抵抗（Ｒｘ）はスイッチング素子（ＳＷ）に並列に連結され、一端がスイッチング素子（ＳＷ）のドレインに連結され、他端が接地される。
そして、バッテリー（ＢＡＴ）は、スイッチング素子（ＳＷ）の動作に必要な駆動電圧（ＶＢＡＴＴ）を供給する。 The drain of the switching element (SW) is connected to one end of the first strain gauge (R1) through the clutch coil (Rc), that is, one end of the clutch coil (Rc) is connected to the drain of the switching element (SW), and the other end of the clutch coil (Rc) is connected to one end of the first strain gauge (R1).
The magnitude of the current (i.e., clutch current) flowing through the clutch coil (Rc) varies depending on the switching operation state of the switching element (SW). Here, the switching operation state can be classified into a case where the gate-source voltage (V GS ) is equal to or greater than the critical voltage (V T ) (i.e., a first switching operation state) and a case where the gate-source voltage (V GS ) is less than the critical voltage (V T ) (i.e., a second switching operation state).
In addition, the gate of the switching element SW is connected between the first strain gauge R1 and the second strain gauge R2, and the source of the switching element SW is grounded.
Then, the resistor (Rx) is connected in parallel to the switching element (SW), one end of which is connected to the drain of the switching element (SW) and the other end of which is grounded.
The battery (BAT) supplies a drive voltage (V BATT ) required for the operation of the switching element (SW).

一方、本発明の実施例に係るクラッチ電流制御回路を用いた電子制御バルブ（１０）は、ＥＣＶハウジング（１１）とＥＣＶシャフト（１２）との間の両端にそれぞれ第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）を装着し、ＥＣＶシャフト（１２）の移動によって第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値を可変させる。
具体的に、第１ストレインゲージ（Ｒ１）は、抵抗からなりバルブ開閉部（１３）の反対側に位置し、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって延びる物理的変形を通じて抵抗値が可変する。ここで、第１ストレインゲージ（Ｒ１）は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって延びる物理的変形を通じて抵抗値が増加する引張型として機能する。
そして、第２ストレインゲージ（Ｒ２）は、抵抗からなる薄い圧縮型ゲージであってバルブ開閉部（１３）側に位置し、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって圧縮される（縮む）物理的変形を通じて抵抗値が可変する。ここで、第２ストレインゲージ（Ｒ２）は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって縮む物理的変形を通じて抵抗値が減少する圧縮型として機能する。 Meanwhile, an electronically controlled valve (10) using a clutch current control circuit according to an embodiment of the present invention has a first strain gauge (R1) and a second strain gauge (R2) mounted on both ends between an ECV housing (11) and an ECV shaft (12), and changes the resistance values of the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2) according to the movement of the ECV shaft (12).
Specifically, the first strain gauge R1 is made of a resistor and is located on the opposite side of the valve opening/closing unit 13, and its resistance value varies through physical deformation caused by the movement of the ECV shaft 12. Here, the first strain gauge R1 functions as a tension type whose resistance value increases through physical deformation caused by the movement of the ECV shaft 12.
The second strain gauge R2 is a thin compression type gauge made of resistor, and is located on the valve opening/closing portion 13 side, and its resistance value varies through physical deformation, that is, compressed (contracted) according to the amount of movement of the ECV shaft 12. Here, the second strain gauge R2 functions as a compression type gauge whose resistance value decreases through physical deformation, that is, contracted according to the amount of movement of the ECV shaft 12.

図９及び図１０のように、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）は同一のストレインゲージであり、引張量と圧縮量により抵抗値が変わる。
具体的に、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって、表１のように、抵抗値が変化する。

Figure 0007483350000001
表１に示す通り、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）は、ＥＣＶシャフト（１２）が移動しない場合には互いに同一の抵抗値を有しても、ＥＣＶシャフト（１２）が移動するに伴って一側の抵抗値が大きくなると、他側の抵抗値が小くなる相補的な関係を有することができる。
第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）は互いに直列に連結され、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値の総合（すなわち、Ｒ１＋Ｒ２）は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動に関係なく一定に維持される。
ところで、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）のいずれか一つは、ＥＣＶシャフト（１２）の移動に関係なく同一の抵抗値を有する一般抵抗に取替え可能である。但し、この場合には、両側抵抗値が相補的な関係を有することなく、抵抗値の総合もＥＣＶシャフト（１２）の移動に関係なく一定に維持されない。 As shown in FIGS. 9 and 10, the first strain gauge R1 and the second strain gauge R2 are the same strain gauge, and the resistance value changes depending on the amount of tension and compression.
Specifically, the resistance values of the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2) change according to the amount of movement of the ECV shaft (12), as shown in Table 1.
Figure 0007483350000001
 As shown in Table 1, the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2) have the same resistance value when the ECV shaft (12) does not move, but as the ECV shaft (12) moves, the resistance value of one side increases and the resistance value of the other side decreases, so that they can have a complementary relationship.
The first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2) are connected in series with each other, and the sum of the resistance values of the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2) (i.e., R1 + R2) remains constant regardless of the movement of the ECV shaft (12).
Either the first strain gauge R1 or the second strain gauge R2 may be replaced with a general resistor having the same resistance value regardless of the movement of the ECV shaft 12. In this case, however, the resistance values of both sides do not have a complementary relationship, and the total resistance value is not maintained constant regardless of the movement of the ECV shaft 12.

ここで、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）を共に適用する場合には、ＥＣＶシャフト（１２）の微細な移動に対してゲート電圧（ＶＧ）の変化の敏感性を増幅させることができる。
なお、第１ストレインゲージ（Ｒ１）の一端はバッテリー（ＢＡＴ）の（＋）電極に連結され、第１ストレインゲージ（Ｒ１）の他端と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の一端は互いに直列に連結され、第２ストレインゲージ（Ｒ２）の他端はバッテリー（ＢＡＴ）の（－）電極に連結される。
これを踏まえて検討すると、バッテリー（ＢＡＴ）の駆動電圧（ＶＢＡＴＴ）は、例えば、１２Ｖであり、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値によって分圧される。第１ストレインゲージ（Ｒ１）は第１電圧（Ｖ１）が印加され、第２ストレインゲージ（Ｒ２）は第２電圧（Ｖ２）が印加される。ここで、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）との間にはスイッチング素子（ＳＷ）のゲート（Ｇａｔｅ、Ｇ）が連結される。 Here, when both the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2) are used, the sensitivity of the change in the gate voltage ( VG ) to the minute movement of the ECV shaft (12) can be amplified.
In addition, one end of the first strain gauge (R1) is connected to the (+) electrode of the battery (BAT), the other end of the first strain gauge (R1) and one end of the second strain gauge (R2) are connected in series with each other, and the other end of the second strain gauge (R2) is connected to the (-) electrode of the battery (BAT).
Considering this, the driving voltage (V BATT ) of the battery (BAT) is, for example, 12V, and is divided by the resistance values of the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2). A first voltage (V1) is applied to the first strain gauge (R1), and a second voltage (V2) is applied to the second strain gauge (R2). Here, a gate (Gate, G) of a switching element (SW) is connected between the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2).

スイッチング素子（ＳＷ）のゲート電圧（ＶＧ）は、数１のように、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）との間の電圧であり、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値によって決められる。このようなゲート電圧（ＶＧ）は、スイッチング素子（ＳＷ）のゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）に関連している。ここでは、スイッチング素子（ＳＷ）のソース側が接地されているので、ゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）はゲート電圧（ＶＧ）に該当する。

Figure 0007483350000002
ここで、スイッチング素子（ＳＷ）は、Ｎ－チャンネルまたはＰ－チャンネル／増加型（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）または空乏型（ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）の４種の組合せのＭＯＳＦＥＴを用いることができるが、好ましくはＮ－チャンネル増加型ＭＯＳＦＥＴであり、図１２に示したスイッチング動作特性によりスイッチング動作を行う。 The gate voltage (V G ) of the switching element (SW) is the voltage between the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2) as shown in Equation 1, and is determined by the resistance values of the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2). Such gate voltage (V G ) is related to the gate-source voltage (V GS ) of the switching element (SW). Here, since the source side of the switching element (SW) is grounded, the gate-source voltage (V GS ) corresponds to the gate voltage (V G ).
Figure 0007483350000002
 Here, the switching element (SW) can use four types of MOSFETs, namely, N-channel or P-channel/enhancement or depletion type, but is preferably an N-channel enhancement type MOSFET, and performs switching operation according to the switching operation characteristics shown in FIG. 12.

図１２に示す通り、スイッチング素子（ＳＷ）は、サチュレイション領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ）（すなわち、ＶＤＳ＞４Ｖ）で、ゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）が臨界電圧（ＶＴ）以上であれば（すなわち、ＶＧＳ≧ＶＴ、いわゆる、第１スイッチング動作状態）、Ｄ－Ｓスイッチがオン（ｏｎ）状態であり、ゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）の大きさによってＤ－Ｓスイッチを通して流れる電流（ＩＤ）の電流値が変わる。ここで、ゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）が臨界電圧（ＶＴ）を未満であれば（すなわち、ＶＧＳ＜ＶＴ、いわゆる、第２スイッチング動作状態）、Ｄ－Ｓスイッチは、カットオフ（ｃｕｔ－ｏｆｆ）状態である。すなわち、Ｄ－Ｓスイッチを通して流れる電流（ＩＤ）の電流値が「０Ａ」となる。
このように、スイッチング素子（ＳＷ）は、ゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）と臨界電圧（ＶＴ）との比較を通じて第１または第２スイッチング動作状態が決められる。これによって、スイッチング素子（ＳＷ）は、第１スイッチング動作状態によってクラッチ電流の流れが発生し、抵抗（Ｒｘ）は第２スイッチング動作状態によってクラッチ電流の流れが発生する。
上述のように、スイッチング素子（ＳＷ）のゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）はゲート電圧（ＶＧ）に該当し、数１のように、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値によって決められ、第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）の抵抗値は、上述のように、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって決められる。
また、クラッチコイル（Ｒｃ）は、スイッチング素子（ＳＷ）のドレイン側に直接連結される。クラッチ電流は、スイッチング素子（ＳＷ）のＤ－Ｓスイッチがオン状態であるとき（すなわち、ＶＧＳ≧ＶＴ）、スイッチング素子（ＳＷ）のゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）の大きさによって変わる。 12, when the switching element (SW) is in the saturation region (i.e., V DS >4V) and the gate-source voltage (V GS ) is equal to or greater than the critical voltage (V T ) (i.e., V GS ≧V T , so-called the first switching operation state), the D-S switch is in an on state, and the value of the current (I D ) flowing through the D-S switch varies depending on the magnitude of the gate-source voltage (V GS ). Here, when the gate-source voltage (V GS ) is less than the critical voltage (V T ) (i.e., V GS <V T , so-called the second switching operation state), the D-S switch is in a cut-off state. That is, the value of the current (I D ) flowing through the D-S switch is 0 A.
In this manner, the first or second switching operation state of the switching element (SW) is determined through a comparison between the gate-source voltage (V GS ) and the threshold voltage (V T ). As a result, the switching element (SW) generates a clutch current flow according to the first switching operation state, and the resistor (Rx) generates a clutch current flow according to the second switching operation state.
As described above, the gate-source voltage (V GS ) of the switching element (SW) corresponds to the gate voltage (V G ) and is determined by the resistance values of the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2) as shown in Equation 1, and the resistance values of the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2) are determined by the amount of movement of the ECV shaft (12) as described above.
In addition, the clutch coil (Rc) is directly connected to the drain side of the switching element (SW). The clutch current varies depending on the magnitude of the gate-source voltage (V GS ) of the switching element (SW) when the D-S switch of the switching element (SW) is in an on state (i.e., V GS ≧V T ).

図１１及び図１２に示す通り、ゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）が「６Ｖ」の場合には、スイッチング素子（ＳＷ）のＤ－Ｓスイッチを通して流れる電流（ＩＤ）の電流値が「Ｉ１」であり、「Ｉ１」は、クラッチ電流の電流値となる（Ｃａｓｅ１、第１スイッチング動作状態）。
また、ゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）が「４．５Ｖ」の場合には、スイッチング素子（ＳＷ）のＤ－Ｓスイッチを通して流れる電流（ＩＤ）の電流値が「Ｉ２」であり、「Ｉ２」は、クラッチ電流の電流値となる（Ｃａｓｅ２、第１スイッチング動作状態）。
このように、クラッチ電流は、第１スイッチング動作状態でゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）の大きさによって電流値が変わり得る。ここで、Ｉ１＞Ｉ２を満足する。
一方、ゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）が「３Ｖ」の場合には、ゲート－ソース電圧（ＶＧＳ）が臨界電圧（ＶＴ）未満であるので、スイッチング素子（ＳＷ）のＤ－Ｓスイッチがカットオフ状態になる。
この場合には、スイッチング素子（ＳＷ）のＤ－Ｓスイッチを通して流れる電流（ＩＤ）の電流値が「０Ａ」となる。但し、クラッチ電流の電流値は、スイッチング素子（ＳＷ）に並列に連結された抵抗（Ｒｘ）によって決められる電流の電流値「Ｉ３」となる（Ｃａｓｅ３、第２スイッチング動作状態）。すなわち、Ｉ３＝ＶＢＡＴＴ／Ｒｘであり、駆動電圧と抵抗（Ｒｘ）との関係を通じて決められる。ここで、Ｉ３は、Ｉ１とＩ２と比べると、最小値に該当する。 As shown in Figures 11 and 12, when the gate-source voltage (V GS ) is "6 V", the current value of the current (I D ) flowing through the D-S switch of the switching element (SW) is "I1", and "I1" is the current value of the clutch current (Case 1, first switching operation state).
Furthermore, when the gate-source voltage (V GS ) is "4.5 V," the current value of the current (I D ) flowing through the D-S switch of the switching element (SW) is "I2," which is the current value of the clutch current (Case 2, first switching operation state).
In this manner, the clutch current may vary in value depending on the magnitude of the gate-source voltage (V GS ) in the first switching operation state, where I1>I2 is satisfied.
On the other hand, when the gate-source voltage (V GS ) is "3V", since the gate-source voltage (V GS ) is less than the critical voltage (V T ), the DS switch of the switching element (SW) is cut off.
In this case, the current value of the current (I D ) flowing through the D-S switch of the switching element (SW) is 0 A. However, the current value of the clutch current is I3, which is determined by the resistor (Rx) connected in parallel to the switching element (SW) (Case 3, second switching operation state). That is, I3=V BATT /Rx, which is determined by the relationship between the driving voltage and the resistor (Rx). Here, I3 corresponds to the minimum value compared to I1 and I2.

また、図１１のクラッチ電流制御回路（２０）は、小電流（１Ａ未満）を用いるＥＣＶ電流制御回路と独立した回路であり、大電流（１Ａ以上）を用いてクラッチ電流を制御する回路である。
このようなクラッチ電流制御回路（２０）は、電子制御バルブ（１０）の内部に第１ストレインゲージ（Ｒ１）と第２ストレインゲージ（Ｒ２）とを一体化して備えているが、スイッチング素子（ＳＷ）及び抵抗（Ｒｘ）は、電子制御バルブ（１０）の内部に敢えて一体化して備える必要がない。スイッチング素子（ＳＷ）及び抵抗（Ｒｘ）は、過度な電圧防止のための内蔵型ダイオードの設置位置（すなわち、クラッチ電流印加部）（３０）に装着可能である（図１３参考）。これは、圧縮機自体のパッゲージ構成による設計自由度を提供することができる。
図１３は、内蔵型ダイオードの設置位置を説明する図である。
なお、一般的に、クラッチタイプの外部可変圧縮機のコネクタは、３ピン（ｐｉｎ）であるので、クラッチ電流制御回路（２０）も３ピンを維持して具現可能である。具体的に、クラッチ電流制御回路（２０）の３ピンは、ＥＣＶ（＋）、ＥＣＶ（－）、ＢＡＴ（＋）で具現可能である。これはクラッチ電流制御のための信号を別途に必要とせず、従来のシステムと互換可能であることを示す。 In addition, the clutch current control circuit (20) in FIG. 11 is a circuit independent of the ECV current control circuit that uses a small current (less than 1 A), and is a circuit that controls the clutch current using a large current (1 A or more).
Although the clutch current control circuit (20) has the first strain gauge (R1) and the second strain gauge (R2) integrated inside the electronically controlled valve (10), the switching element (SW) and the resistor (Rx) do not have to be integrated inside the electronically controlled valve (10). The switching element (SW) and the resistor (Rx) can be installed at the installation position (i.e., the clutch current application section) (30) of the built-in diode for preventing excessive voltage (see FIG. 13). This provides design freedom according to the package configuration of the compressor itself.
FIG. 13 is a diagram for explaining the installation position of the built-in diode.
Generally, since the connector of a clutch-type external variable compressor is a 3-pin connector, the clutch current control circuit 20 can also be implemented with 3 pins. Specifically, the 3 pins of the clutch current control circuit 20 can be implemented with ECV(+), ECV(-), and BAT(+). This means that a separate signal for clutch current control is not required and it is compatible with the conventional system.

図１４は、図１１及び図１２のＣａｓｅ別の特性を説明する図である。
図１４に示す通り、Ｃａｓｅ１の場合は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量が０ｍｍであり、圧縮機斜板角（４１）が最大の斜板角であり、圧縮機のトルクが最大のトルクである場合である。このとき、クラッチ電流（４２）の電流値は、Ｄ－Ｓスイッチを通して流れる電流である「Ｉ１」であって最大であり、クラッチの吸入力（４３）は最大を示す。
なお、Ｃａｓｅ３の場合は、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量が４ｍｍであり、圧縮機斜板角（４１）が最小の斜板角であり、圧縮機のトルクが最小のトルクである場合である。このとき、クラッチ電流（４２）の電流値は、抵抗（Ｒｘ）を通して流れる電流である「Ｉ３」であって最小であり、クラッチの吸入力（４３）は最小を示す。
図１５は、ＥＣＶ特性曲線でクラッチ電流状態を説明する図であり、図１６は、図１５のクラッチ電流状態に関するグラフを示した図である。
図１５に示す通り、ＥＣＶ特性曲線でＥＣＶシャフト（１２）の移動量によってＭａｘ斜板角／トルク領域、Ｍｉｄｄｌｅ斜板角／トルク領域、Ｍｉｎ斜板角／トルク領域に区分される。 FIG. 14 is a diagram for explaining characteristics of the different cases in FIG. 11 and FIG.
14, in Case 1, the movement amount of the ECV shaft (12) is 0 mm, the compressor swash plate angle (41) is at the maximum swash plate angle, and the compressor torque is at the maximum. At this time, the current value of the clutch current (42) is the maximum, which is "I1" that is the current flowing through the D-S switch, and the suction force (43) of the clutch is at the maximum.
In Case 3, the movement of the ECV shaft (12) is 4 mm, the compressor swash plate angle (41) is the minimum swash plate angle, and the compressor torque is the minimum. At this time, the current value of the clutch current (42) is the minimum "I3" which is the current flowing through the resistor (Rx), and the suction force (43) of the clutch is also the minimum.
FIG. 15 is a diagram for explaining the clutch current state using an ECV characteristic curve, and FIG. 16 is a diagram showing a graph relating to the clutch current state of FIG.
As shown in FIG. 15, the ECV characteristic curve is divided into a Max swash plate angle/torque region, a Middle swash plate angle/torque region, and a Min swash plate angle/torque region according to the amount of movement of the ECV shaft (12).

この場合、クラッチ電流が圧縮機の斜板角／トルクに関係なく、全領域で最大の電流が印加される（図１５の（ａ）参考）。
ところで、本発明の実施例では、クラッチ電流が圧縮機の斜板角／トルクにより異なる電流が印加される（図１５の（ｂ）参考）。すなわち、Ｍａｘ斜板角／トルク領域でクラッチ電流は最大の電流が印加され、Ｍｉｎ斜板角／トルク領域でクラッチ電流は最小の電流が印加される。
図１６の（ａ）と（ｂ）に示す通り、圧縮機の斜板角／トルクは、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量が増加するに伴って減少する。移動量が０ｍｍの場合、圧縮機のトルクは１１Ｎ・ｍであり、ＥＣＶシャフト（１２）の移動量が４ｍｍの場合、圧縮機のトルクは１Ｎ・ｍである。
図１６の（ａ）において、クラッチ電流は、圧縮機の斜板角／トルクの変化に関係なく、一定の電流値（４Ａ）を有する。 In this case, the maximum clutch current is applied over the entire range regardless of the swash plate angle/torque of the compressor (see FIG. 15(a)).
In the embodiment of the present invention, the clutch current is different depending on the swash plate angle/torque of the compressor (see FIG. 15(b)). That is, the maximum clutch current is applied in the maximum swash plate angle/torque region, and the minimum clutch current is applied in the minimum swash plate angle/torque region.
16(a) and 16(b), the compressor swash plate angle/torque decreases as the amount of movement of the ECV shaft (12) increases. When the amount of movement is 0 mm, the compressor torque is 11 Nm, and when the amount of movement of the ECV shaft (12) is 4 mm, the compressor torque is 1 Nm.
In FIG. 16(a), the clutch current has a constant current value (4 A) regardless of changes in the compressor swash plate angle/torque.

また、図１６の（ｂ）において、クラッチ電流は、圧縮機の斜板角／トルクの変化により可変する。すなわち、圧縮機のトルクが１１Ｎ・ｍの場合、クラッチ電流の電流値は４Ａであり、圧縮機のトルクが６Ｎ・ｍの場合、クラッチ電流の電流値は３Ａであり、圧縮機のトルクが１Ｎ・ｍの場合、クラッチ電流の電流値は２Ａである。このように、クラッチ電流は、圧縮機のシャフト／トルクを制御する電子制御バルブ（１０）のＥＣＶシャフト（１２）の移動量によって共に制御可能になる。
これによって、図１５の（ｂ）と図１６の（ｂ）のように、電流消耗量改善領域は、車両の効率及び燃費の節減を可能にする。例えば、消耗電流１Ａを改善するときに、燃費０．１％が向上すると仮定する場合、エアコンのオン（ｏｎ）状態で燃費が最大０．２％改善できる。 16(b), the clutch current varies with changes in the swash plate angle/torque of the compressor. That is, when the compressor torque is 11 N·m, the clutch current has a current value of 4 A, when the compressor torque is 6 N·m, the clutch current has a current value of 3 A, and when the compressor torque is 1 N·m, the clutch current has a current value of 2 A. In this way, the clutch current can be controlled by the amount of movement of the ECV shaft (12) of the electronically controlled valve (10) that controls the compressor shaft/torque.
As a result, the current consumption improvement area as shown in Fig. 15(b) and Fig. 16(b) enables the vehicle to be more efficient and to save on fuel consumption. For example, if the fuel consumption improves by 0.1% when the current consumption is improved by 1A, the fuel consumption can be improved by up to 0.2% when the air conditioner is on.

以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。 The above describes preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiments and includes all modifications that do not deviate from the technical field to which the present invention pertains.

１０；電子制御バルブ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ）
１１；ＥＣＶハウジング
１２；ＥＣＶシャフト
１３；バルブ開閉部
Ｒ１；第１ストレインゲージ
Ｒ２；第２ストレインゲージ
ＢＡＴ；バッテリー
ＳＷ；スイッチング素子
Ｒｃ；クラッチコイル
Ｒｘ；抵抗 10: Electric Control Valve
11; ECV housing 12; ECV shaft 13; valve opening/closing portion R1; first strain gauge R2; second strain gauge BAT; battery SW; switching element Rc; clutch coil Rx; resistor

Claims (13)

電子制御バルブ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ、ＥＣＶ）のＥＣＶシャフトの移動量に応じて最大の斜板角と最小の斜板角との間で斜板角が制御される圧縮機に連結されるクラッチの電流を制御する回路であって、
ＥＣＶハウジングと前記ＥＣＶシャフトとの間の両端に設けられ、
前記ＥＣＶシャフトの移動量によって抵抗値が可変するストレインゲージ（ｓｔｒａｉｎ ｇａｕｇｅ）、
前記ストレインゲージの抵抗値の変化によって決められたゲート－ソース電圧と、臨界電圧との比較を通じてスイッチング動作を行い、第１スイッチング動作状態によって第１クラッチ電流の流れが発生するスイッチング素子、及び
前記スイッチング素子に並列に連結され、前記スイッチング素子の第２スイッチング動作状態によって第２クラッチ電流の流れが発生する抵抗、を含むことを特徴とするクラッチ電流制御回路。 A circuit for controlling a current of a clutch connected to a compressor , the swash plate angle of which is controlled between a maximum swash plate angle and a minimum swash plate angle according to a movement amount of an ECV shaft of an electric control valve (ECV) ,
Provided at both ends between the ECV housing and the ECV shaft,
a strain gauge whose resistance value varies depending on the amount of movement of the ECV shaft ;
a switching element that performs a switching operation by comparing a gate-source voltage determined by a change in resistance value of the strain gauge with a critical voltage, and generates a first clutch current flow according to a first switching operation state, and a resistor that is connected in parallel to the switching element and generates a second clutch current flow according to a second switching operation state of the switching element. 前記ストレインゲージは、
前記電子制御バルブのバルブ開閉部の反対側に位置し、前記ＥＣＶシャフトが前記バルブ開閉部側に移動するに伴って引伸ばされて抵抗値が増加する第１ストレインゲージ、及び
前記バルブ開閉部側に位置し、前記ＥＣＶシャフトが前記バルブ開閉部側に移動するに伴って圧縮されて抵抗値が減少する第２ストレインゲージ、を含み、
前記第１ストレインゲージ及び前記第２ストレインゲージは、互いに直列に連結されることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。 The strain gauge comprises:
a first strain gauge located on the opposite side of a valve opening/closing section of the electronically controlled valve, the first strain gauge being stretched and increasing in resistance as the ECV shaft moves toward the valve opening/closing section, and a second strain gauge being located on the valve opening/closing section side, the second strain gauge being compressed and decreasing in resistance as the ECV shaft moves toward the valve opening/closing section,
2. The clutch current control circuit of claim 1, wherein the first strain gauge and the second strain gauge are connected in series with each other. 前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージは、
抵抗値の総合が一定に維持されるものであることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ電流制御回路。 The first strain gauge and the second strain gauge are
3. A clutch current control circuit as claimed in claim 2, wherein the sum of the resistance values is maintained constant. 前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージのいずれか一つは、
前記ＥＣＶシャフトの移動に関係なく同一の抵抗値を有する一般抵抗に取り替えられることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ電流制御回路。 Any one of the first strain gauge and the second strain gauge is
3. The clutch current control circuit according to claim 2, wherein the ECV shaft is replaced with a general resistor having the same resistance regardless of the movement of the ECV shaft. 前記スイッチング素子の前記ゲート－ソース電圧は、
前記第１ストレインゲージと前記第２ストレインゲージとの間の電圧に該当し、
前記第１ストレインゲージの抵抗値と前記第２ストレインゲージの抵抗値によって決められることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ電流制御回路。 The gate-source voltage of the switching element is
corresponds to a voltage between the first strain gauge and the second strain gauge,
3. The clutch current control circuit according to claim 2, wherein the resistance is determined by a resistance value of the first strain gauge and a resistance value of the second strain gauge. 前記スイッチング素子は、
Ｎ－チャンネル増加型（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）ＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。 The switching element is
2. The clutch current control circuit of claim 1, wherein the first and second transistors are N-channel enhancement MOSFETs. 前記第１スイッチング動作状態は、
前記スイッチング素子がサチュレイション領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ）で前記ゲート－ソース電圧が前記臨界電圧以上であり、Ｄ－Ｓスイッチがオン状態であり、
前記第２スイッチング動作状態は、
前記スイッチング素子がサチュレイション領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ）で前記ゲート－ソース電圧が前記臨界電圧の未満であり、前記Ｄ－Ｓスイッチがカットオフ状態であることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。 The first switching operation state is
The switching element is in a saturation region, the gate-source voltage is equal to or greater than the threshold voltage, and the D-S switch is in an on state;
The second switching operation state is
2. The clutch current control circuit according to claim 1, wherein the switching element is in a saturation region, the gate-source voltage is less than the critical voltage, and the DS switch is in a cut-off state. 前記第１クラッチ電流は、
前記ゲート－ソース電圧の大きさによって電流値が変わることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。 The first clutch current is
2. The clutch current control circuit according to claim 1, wherein a current value varies depending on the magnitude of the gate-source voltage. 前記スイッチング素子の動作に必要な駆動電圧を供給するバッテリー、をさらに含み、
前記第２クラッチ電流は、
前記抵抗と前記駆動電圧との関係を通じて決められることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。 a battery for supplying a driving voltage necessary for the operation of the switching element;
The second clutch current is
2. The clutch current control circuit according to claim 1, wherein the current is determined through a relationship between the resistance and the drive voltage. 前記第２クラッチ電流の電流値は、
前記第１クラッチ電流の電流値と比べると、低い値であることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。 The current value of the second clutch current is
2. The clutch current control circuit according to claim 1, wherein the current value of the first clutch current is lower than the current value of the second clutch current. 前記第２クラッチ電流は、
前記圧縮機が最小の斜板角であるときに前記クラッチのコイルに印加される電流であることを特徴とする請求項１０に記載のクラッチ電流制御回路。 The second clutch current is
11. The clutch current control circuit according to claim 10, wherein the current is applied to a coil of the clutch when the compressor is at a minimum swash plate angle. 前記ストレインゲージは、
前記電子制御バルブの内部に一体化して装着され、
前記スイッチング素子及び前記抵抗は、
前記電子制御バルブの外部クラッチ電流印加部に装着されることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ電流制御回路。 The strain gauge comprises:
The electronic control valve is integrally mounted inside the electronic control valve,
The switching element and the resistor are
2. The clutch current control circuit according to claim 1, wherein the clutch current control circuit is mounted on an external clutch current application portion of the electronically controlled valve. 請求項１に記載のクラッチ電流制御回路を備えたことを特徴とする電子制御バルブ。
 2. An electronically controlled valve comprising the clutch current control circuit according to claim 1.
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